Vliv hmotnostního pokrytí a druhu dopantu vodivého polymeru na mechanické a antikorozní vlastnosti organických povlaků s obsahem mastku

Bc. Kristýna Jeřábková

Master's thesis

Influence of mass coverage and type of conductive polymer dopant on the mechanical and anticorrosive properties of talc containing organic coatings

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá povrchovou úpravou pigmentu mastku na bázi křemičitanu vodivým polymerem polyanilinem. Křemičitanová složka byla vybrána pro svojí bariérovou ochranu. Tyto kompozitní materiály, které obsahují vodivé polymery, mohou do budoucna představovat náhradu za současně používané toxické pigmenty. Polyanilin byl zvolen z důvodu jeho netoxicity, snadné syntézy a stálosti, také pro jeho dobré vlastnosti jako je elektrická vodivost, korozní ochrana v nátěrových hmotách. V kombinaci s hydrofobními částicemi mastku při povrchové úpravě zlepšuje přilnavost nátěrového filmu a antikorozní vlastnosti. Hlavní problém je mísitelnost polyanilinu, která je ve většině rozpouštědel značně omezená. Jako primární dopanty polyanilinového řetězce byly vybrány zástupci z odvětví anorganických a organických kyselin, příklady zástupců jsou kyselina trihydrogenfosforečná a kyselina benzoová. K reprotonaci polyanilinové báze opětovně na polyanilinovou sůl byly použity sekundární dopanty diethylfosfit, kyselina benzoová a zástupci heteropolykyselin (fosfo ? wolframová a křemičito ? wolframová kyselina). Pro srovnání vodivosti a reprotonace celkového systému byla použita samotná polyanilinová báze. Částice mastku byly povrchově upraveny vodivým polymerem tak, aby se v systému včetně povrchu částice vyskytoval v množství 10, 20 a 30 hm. %. Pro nátěrový systém byla použita epoxyesterová pryskyřice rozpouštědlového typu, do které byl dispergován upravený pigment při objemové koncentraci pigmentu 1, 3 a 5 obj. % v kombinaci s plnivem mikromletým vápencem tak, aby obsah pevných látek činil 30 % celku, a zároveň aby všechny systémy vykazovaly konstantní podíl sušiny. Byly připraveny vzorky nátěrových filmů, které byly naneseny na ocelové a skleněné panely. Na těchto nátěrových filmech byly provedeny testy zrychlených korozních zkoušek a fyzikálně - mechanické zkoušky odolnosti. Získané výsledky byly po provedení zpracovány a diskutovány z hlediska: mechanismu poskytované ochrany, objemové koncentrace pigmentu, hmotnostního pokrytí částic mastku a typu dopantu. Na závěr práce byl doporučen typ korozního prostředí, ve kterém jsou nátěrové filmy nejúčinnější.

Abstract:

This thesis is written about surface adjustment of silicate based talc pigment with conductive polymer polyaniline. The silicate component was chosen for its barrier protection. Those composite materials containing conductive polymers could represent a future alternative for currently used toxic pigments. Polyaniline was chosen for its nontoxicity, simple synthesis and also for its good properties like electric conductivity, stability and anticorrosion protection inside coating systems. It improves anticorrosion qualities and adhesion of the coating film when used in combination with hydrophobic particles. Miscibility of polyaniline is the main problem, because it is quite limited in most dissolvents. Representatives of inorganic and organic acids were chosen as the primary dopant of polyaniline chain. Trihydrogenphosphoric acid and benzoic acid are representative in that case. Secondary dopants like diethyl phosphite, benzoic acid and two type of heteropoly acids (phosphotungstic acid and silicatetungstic acid) were used for reprotonation of polyaniline base back to polyaniline salt. For comparison of conductivity and reprotonation of the whole system, an alone polyaniline base was used. Talc particles were surface-treated with conductive polymer so they appeared in the system including particle surface in 10, 20, 30 weigt percent. Solvent type of an epoxy-ester resin was used for the coating system. Into this resin, synthesised pigment was dispersed with micro-milestone. The volume concentration of adjusted talc was 1, 3 and 5 volume percent. Filler was used for constant dry matter in all systems. This filler was added by 30 percent of total mass. Samples of coating films were prepared and then applied on steel and glass panels. Accelerated corrosion tests and physico-mechanical tests were made on those coating films. Acquired results were afterwards processed and discussed in terms of: mechanism of provided protection, volume concentration of the pigment, weight coverage of talc particles and type of dopant. Finally, a type of corrosive environment in which the coating films are the most effective was recommended.

Keywords

polyanilin, mastek, vodivé polymery, antikorozní ochrana, diethylfosfit

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2018

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Andréa Kalendová, Dr.

University of Pardubice

Faculty of Chemical Technology

Master programme / field:
Chemistry and Technology of Materials / Organic Coatings and Paints